分娩鎮痛儀的製作方法

2023-09-18 23:50:35

專利名稱：分娩鎮痛儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及醫療儀器、醫療器械領域，尤其是涉及孕婦在分娩過程中出現劇烈產痛而研製的鎮痛儀器。
疼痛是機體受損的信號之一，分娩伴隨著大量宮內組織損傷，因此，產痛是十分複雜的生理心理過程所致的感覺，是國內外長期以來探索和研究的問題。
1853年，世界首次應用氯仿進行無痛分娩的研究，到20世紀初，國外應用東莨菅鹼、嗎啡等藥物達到鎮痛的作用，到30年代外國有人提出笑氣間斷吸入法，50年代又盛行精神預防性「自然分娩法」，70年代在許多較先進的國家推行了低位硬膜外麻醉，所有這些均取得了一定的效果。近十年來研究的熱點是椎管內注射麻醉性鎮痛藥或輔加局麻藥，在蛛網膜下腔或硬膜外腔注射嗎啡、杜冷丁、芬太尼等藥物，具有一定的鎮痛效果。近幾年來國內在分娩止痛上大多用杜冷丁、鹽酸曲馬多等藥物和針刺的方法，其中針刺止痛優於常用的鎮靜止痛。
但是目前所用的分娩止痛方法主要存在下列問題。
1)副作用嚴重，不易被接受。上面提到的藥物止痛如椎管內注射麻醉性鎮痛藥或輔加局麻藥，在蛛網膜下腔或硬膜外腔注射嗎啡、杜冷丁、芬太尼等藥物，其鎮痛滿意率能達到43%～83%，但其副作用較嚴重，常常伴有呼吸抑制(5.5%左右)、搔癢(29%左右)、尿瀦流(30%左右)等等，如果麻醉平面控制不理想還常引起運動控制、盆腔肌阻斷甚至引起產程進展受阻，增加手術產率等等。嚴重威脅母嬰的安全，影響後代的正常發育不易被產婦接受，不能普及使用。
2)過程複雜，不易掌握。用藥物麻醉達到鎮痛的目的，需要有專業人員管理，因此用於麻醉技術的訓練需要大量的人力和物力，同時要求醫務人員要有豐富的臨床經驗，防止用藥不慎引起的危險。針灸止痛對母嬰的安全性能比較肯定，止痛效果也優於藥物止痛。但是，針灸止痛使產程延長，最主要的是目前還沒有發現被確認和容易普及的止痛穴位，止痛效果與醫務人員的技術經驗密切相關，因此也未被普及推廣。
3)止痛效果不夠理想。杜冷丁用於「無痛分娩」的有效率為42.37%左右，鹽酸曲馬多為61.46%左右，針灸止痛可達80%，但不易掌握(孕婦身體扭動極難配合)，這是目前國內應用最多的三種止痛措施，針灸止痛效果相對較好些，但由於上面提到的原因限制了它的普及和推廣。
本發明的目的就是為解決上述問題而研製一種止痛效果好，安全可靠，操作方便的分娩鎮痛儀。
本發明基本思想是採用微型單片機控制，根據我國針灸學有關耳背五臟穴圖及耳廓上能診治相應的內在病症原理將由導電橡膠製成的耳膜緊貼於兩耳的相關穴位上，通過間歇強電脈衝刺激相關穴位，儀器有發聲集成電路，脈衝刺激隨音樂節奏而改變強度起到分娩鎮痛作用。
以下特結合附圖詳細說明本發明的實施例。


圖1是本發明分娩鎮痛儀的外殼面圖(圖1a)和人體的耳穴圖(圖1b);
圖2是本發明分娩鎮痛儀的原理方框圖;
圖3是本發明分娩鎮痛儀的基本原理圖;
圖4是本發明分娩鎮痛儀的信號產生、放大及輸出電路圖(圖4a)和波形圖(圖4b);
圖5是本發明分娩鎮痛儀的採樣及轉換電路原理圖(圖5a)和一路A/D轉換電路簡單原理圖(圖5b)。
在圖1a中，1′為電源線，1″為電源開關、1
為薄膜開關，3′為液晶顯示器，4′為輸出插座，6′為指示電路的發光二極體，8′為書本調節電位器，10為機殼，11為耳膜(圖中從略)。圖1b所示為人體的耳穴圖，使用時把圖1a中11所示的耳膜與耳朵接觸好。該儀器是祖國醫學耳穴原理和現代電子技術相結合的產物，它比以往止痛效果較好的針刺穴和耳針選穴更加方便，容易掌握，分娩中鎮痛效果更好。無痛分娩儀使用220V50Hz交流電源，另配四節1.5V充電電池作輔助電源，以備產婦更換地方造成斷電時使用，儀器有三路輸出可供選擇使用，帶液晶顯示，顯示各路輸出脈衝的強度，各路輸出的最大強度在外接1K負載時分別為A路最大8V左右，B路最大10V左右，C路最大15V左右，且輸出強度通過電位器(如圖1中8′所示)從小到大連續可調，在使用過程中，醫務人員可根據產婦的反應及液晶顯示的當前狀態，慢慢調節輸出強度，保持滿意的鎮痛效果。
如圖2所示，本發明的分娩鎮痛儀構成是電源電路(1)，中央控制電路(2)，液晶顯示電路(3)，信號產生、放大及輸出電路(4)，控制輸出開關電路(5)，指示電路(6)，採樣及轉換電路(7)和調節電路(8)八個部分。其中電源電路(1)和液晶顯示電路(3)為現有技術基本電路，上述各部分的相互關係是電源電路(1)給中央控制電路(2)提供電源，中央控制電路(2)輸出高電平通過控制輸出開關電路(5)為信號產生、放大及輸出電路(4)提供一合適的工作電壓，調節電路(8)調節信號產生、放大及輸出電路的輸出強度，採樣及轉換電路(7)對信號產生、放大及輸出電路(4)的輸出強度進行採樣變換，產生與輸出強度對應的信號送入中央控制電路(2)處理後由液晶顯示電路(5)顯示，根據顯示的強度大小由調節電路(8)調節信號產生、放大及輸出電路(4)的輸出強度，得到一合適的輸出電脈衝。
如圖3所示的基本原理電路圖，主要功能是產生輸出脈衝，由單片機控制輸入輸出，音樂晶片產生脈衝信號經放大器放大後由輸出變壓器輸出，採樣電路對輸出進行採樣變換，變換後的信號經單片機處理後，經液晶顯示器顯示輸出強度，液晶同時還顯示分娩時間，調節電位器調節輸出強度的大小。圖3中，信號產生、放大及輸出電路(4)由三套音樂晶片(M1～M3)、三極體(V5～V7)和輸出脈衝變壓器(T1～T3)組成;調節電路(8)由相應的三套電位器(Rp1～Rp3)組成;電位器(Rp)調節音樂片(M)的方脈衝輸出幅度，方脈衝由三極體V構成的放大器放大後，推動輸出脈衝變壓器T輸出電脈衝(如圖4所示)。中央控制電路(2)是單片機(N1)8749。控制輸出開關電路(5)是由三極體(V1～V4)組成，當單片機(N1)為三極體V1提供低電平時，V1飽和導通，為三極體V2、V3和V4的基極提供低電平，使它們飽和導通，相當於開關閉合;當所說的單片機(N1)為高電平時，三極體V1截止，使三極體V2、V3和V4基極為高電平，使它們處於截止狀態，相當於開關打開。指示電路(6)由三個發光二極體(H1～H3)組成，分別指示電源接通(POWER)，指示電壓不足的警告(WARN)和各路輸出打開(WORK)。電源電路(1)及液晶顯示電路(2)為現有技術中的電路，其中電源電路(1)可以用交流電提供，也可以用直流充電電池提供，當電池電壓不足時，指示電路(6)的發光二極體(H2)對應的警告(WARN)會發出警告。下面主要介紹信號生、放大及輸出電路和採樣及轉換電路。
信號產生、放大及輸出電路，如圖4a所示。
信號是由一集成晶片產生，其波形如圖4b所示，該信號經三極體V放大後，推動輸出脈衝變壓器輸出，輸出的波形如圖4c所示。圖4a中，Vpp為輸出脈衝強度，Ic為脈衝變壓器初級電流(三極體V的集電極電流)，Ib為三極體V的基極電流，Vb為三極體V的基極電壓，四者有如下關係Vpp∞IcIc∞IbIb∞VbVpp∞Vb通過調節電位器Rp改變三極體V的基極電壓Vb，既可達到調節輸出脈衝強度Vpp的目的。輸出強度Vpp隨Vb增高而加強。
採樣及轉換電路。
由於輸出強度取決於圖4a中三極體基極電壓Vb的高低，那麼對三極體基極電壓Vb進行採樣變換，便可反應實際輸出脈衝的強弱。原理圖如圖5a所示，選擇了雙積分A/D轉換電路。該電路的特點是，積分精度高，速度較慢，但在本電路中已足夠滿足要求，經實際應用性能穩定可靠。圖5a中，N1為單片機8749，N2、N3為運算放大器，-Vr為基準負電壓，Vs1、Vs2、Vs3分別為三路被採樣信號，Vcc為直流+5V電壓，當直流電壓低於4.5V時，通過液晶顯示和發光二極體提示給操作人員。
下面就一路A/D轉換的實現過程討論一下該電路的工作原理。
在設計過程中，對雙積分A/D轉換電路作了改進，為降低成本，用單片機中的程序計數器代替普通雙積分A/D轉換器中的計數器，簡單原理如圖5b所示，圖中，運算放大器N1用作積分器，N2用作比較器，其工作狀態如下首先對電容放電，使比較器輸出低電平，此狀態為A/D轉換過程的初始狀態。
然後由單片機控制，將積分器的採樣端接到被採樣電壓VS上，電容開始充電，積分器電壓線性上升，此時由程序控制單片機計數為0，當積分器電壓上升到一定值時，比較器翻轉為高電平，此時繼續為電容充電，計數器開始計數，當計數器計數到tl時(tl為一既定常數)，停止對積分器充電，並由程序控制使採樣端接到負電壓-Vr(-Vr為參考電壓)上，計數器清零並重新計數，直至比較器在次輸出低電平，此時計數器計數為t2。根據雙積分A/D轉換的工作原理有Vs＝VrXt2/tl內部程序將A/D轉換所得數據經查表分為0～7共八級，由程序控制以掃描方式對三路輸出進行A/D轉換，並分別在液晶顯示器的A、B、C三字母後顯示。
如圖5所示，電子開關為一時分復用電路。下面以採第一路信號Vsl為例，說明其工作原理。單片機(N1)輸出低電平給三極體V9和V12的基極，輸出高電平給三極體V8、V10和V11的基極，V9截止，第一路信號Vsl通過二極體D2加到積分器反相端，為電容器C1充電，此時，相當於對Vsl採樣，三基管V8、V10和V11飽和導通，使其餘信號被接地，不能加到積分器的反相端，V12截止，使基準電壓-Vr不能加到積分器反相端。採樣一定時間後，單片機(N1)為三基管V9的基極輸出高電平，V9飽和導通，信號被接地，然後再輸出高電平給V12的基極，使其飽和導通，基準電壓-Vr被接到積分器的反相端，給電容C1放電，單片機(N1)同時開始計數，放電結束後，記下放電時間，由單片機(N1)內部程序將其轉換成對應信號的強度，並由液晶顯示器顯示，接下來採樣第二路信號，其餘路以此類推。通過單片機(N1)控制對三路信號及直流電源循環採樣，實現電子開關功能。
圖5a所示的採樣及轉換電路(7)是由雙積分A/D轉換電路(7′)、電源電路(1)中引出的基準負電壓-Vr和一組時分復用電路形成的電子開關電路(7″)構成。雙積分A/D轉換電路(7′)主要由單片機(N1)中的程序計數器、電容器C1及運算放大器N2和N3構成;電子開關電路主要由電阻器(R5、R6、R7、R8、R9、R10)、二極體(D1、D2、D3、D4)、穩壓二極體D5和三極體(V8、V9、V10、V11、V12)組成。電子開關電路控制被採樣信號VS(包括直流電源)和基準負電壓(-Vr)與雙積分A/D轉換電路(7′)的接通方式，經其轉換後，產生與輸出強度對應的信號。
本發明研製的儀器(圖1，將來用於市場銷售產品的名稱為無痛分娩儀)使用方法非常簡單，分以下幾個步驟
1)接好電源，把調節電位器調到最小位置，打開電源開關，此時電源指示燈亮，表明內部電路已通電，液晶顯示如下BEIJINGFOCUSHALTSTART…--: --: --:
2)按下START/PAUSE(啟動/暫停)鍵，各路輸出打開，WORK指示燈亮，由小到大調節電位器，對應的輸出增強，液晶顯示如下A:XB:XC:X---→XX:XX:XX--:--:--X輸出強度，分0～7共8級XX工作時間，時、分、秒3)如暫時停止輸出，在按下START/PAUSE鍵，工作燈滅，各路輸出關閉，液晶顯示如下A:B:C:HALTXX:XX:XX:XX:XX:XXHALT下方為暫停時間，再按START/PAUSE鍵又回到2)的工作狀態。
4)工作結束後，關閉電源開關，拔掉電源(注按下RESET(復位)鍵，儀器又回到1)的初始工作狀態)。
本發明的積極效果主要是①、安全可靠。本發明採用了絕緣性能很高的隔離變壓器將市電與儀器隔開，再經降壓變壓器降壓，整流濾波穩壓後，形成6V的直流低壓為內部電路供電，對母嬰絕對安全。②、經臨床應用表明止痛效果明顯，無任何副作用，特別是在縫合手術產傷口時，產婦明顯安靜，無疼痛感，表情自然。孕婦進入待產床即可使用，十分鐘後就起作用，鎮痛作用出現早，持續時間長，不抑制宮縮，亦不引起宮縮過強。由於產程中陣痛明顯減輕，隨之削除了產婦焦慮、恐懼的心理，停止呻吟和吵鬧，情緒逐漸穩定，有利於正常宮縮和產程進展，在一定程度上也減少刮宮產率，縮短產程，無任何副作用，有利於母嬰健康，產婦願意接受，醫務人員操作方便，易普及和推廣。
權利要求
1.一種分娩鎮痛儀，包括電源電路(1)、中央控制電路(2)、液晶顯示電路(3)、信號產生、放大及輸出電路(4)、控制輸出開關電路(5)、指示電路(6)、採樣及轉換電路(7)和調節電路(8)；其特徵在於由所說的電源電路(1)給中央控制電路(2)提供電源，所說的中央控制電路(2)輸出高電平通過控制輸出開關電路(5)提供給信號產生、放大及輸出電路(4)工作電壓；所說的調節電路(8)調節信號產生、放大及輸出電路(4)的輸出強度，經所說的採樣及轉換電路(7)產生與輸出強度對應的信號送入中央控制電路(2)處理後由液晶顯示電路(5)顯示，根據顯示強度的大小由所說的調節電路(8)調節信號產生、放大及輸出電路(4)後輸出電脈衝。
2.根據權利要求1所述的分娩鎮痛儀，其特徵在於信號產生、放大及輸出電路(4)由三套音樂晶片(M1～M3)、三極體(V5～V7)和輸出脈衝變壓器(T1～T3)組成;所說的調節電路(8)由相應的三套電位器(Rp1～Rp3)組成;電位器(Rp)調節音樂晶片(M)的方脈衝加到三極體V基極的強度，方脈衝經三極體V組成的放大器放大後，推動輸出脈衝變壓器(T)輸出電脈衝。
3.根據權利要求1或2所述的分娩鎮痛儀，其特徵在於所說的中央控制電路(2)是單片機(N1)，所說的單片機(N1)是8749，所說的採樣及轉換電路(7)是由雙積分A/D轉換電路(7′)，所說的電源電路(1)中引出的基準負電壓(-Vr)和時分復用電路形成的一組電子開關電路(7″)組成;，所說的雙積分A/D轉換電路(7′)是由單片機(N1)中的程序計數器，兩個運算放大器(N1、N2)和電容器C1構成;所說的電子開關電路控制被採樣信號和基準負電壓(-Vr)與雙積分A/D轉換電路(7′)的接通方式，使其產生與輸出強度對應的信號。
4.根據權利要求1～3任一個所述的分娩鎮痛儀，其特徵在於所說的指示電路(6)由三個發光二極體(H1～H3)組成，分別指示電源接通(POWER)，指示電壓不足的警告(WARN)和各路輸出打開(WORK)。
5.根據權利要求1～4任一個所述的分娩鎮痛儀，其特徵在於所說的控制輸出開關電路(5)是由三基管(V1～V4)組成，當所說的單片機(N1)為三極體V1提供高電平時，V1飽和導通，為三極體V2、V3和V4的基極提供低電平，使它們飽和導通，相當於開關閉合;當所說的單片機(N1)為三極體V1提供低電平時，V1截止，為三極體V2、V3和V4的基極提供高電平，使它們截止，相當於開關打開。
全文摘要
本儀器是針對孕婦在分娩過程中出現劇烈產痛而研製的鎮痛儀器。該儀器把電子技術與中醫穴位原理相結合，通過電脈衝刺激與疼痛部位有關的穴位起鎮痛作用，在分娩過程中有縮短產程的功能。由電源電路(1)、中央控制電路(2)、液晶顯示電路(3)、信號產生、放大及輸出電路(4)、控制輸出開關電路(5)、指示電路(6)、採樣及轉換電路(7)和調節電路(8)組成。
文檔編號A61N1/32GK1087018SQ92113148
公開日1994年5月25日 申請日期1992年11月20日 優先權日1992年11月20日
發明者王丙炎, 楊燕斌, 肖春俊, 劉長順, 高軍 申請人:王丙炎